近日，通快光电器件公司（TRUMPF Photonic Components）在德国斯图加特举办的2023年欧洲电池储能展览会上，重点展出了其TruHeat VCSEL产品系列的两种锂电池制造解决方案。
据介绍，这两款面向锂电池制造的紧凑型VCSEL系统，能够产生直接、均匀的红外激光，从而有效地热处理表面和材料，几乎没有能量损失。
通快光电器件公司营销和销售副总裁Ralph Gudde指出：“可持续制造设备比以往任何时候都更加重要。与许多传统的生产方法相比，我们的TruHeat VCSEL系统占地面积更小更紧凑，同时表现也更高效。”
VCSELs干燥电池箔，高效降低CO2排放量
近年来，电池箔干燥成已成为VCSEL系统一个主要的应用领域。电极箔上的活性物质可以在保持溶剂含量尽可能低的情况下，实现高效均匀的干燥。
Ralph Gudde表示：“在电池制造过程中，CO2排放的最大一部分是由电池箔涂层的干燥引起的。使用我们的TruHeat VCSEL系统，能源效率提高了两倍甚至两倍以上。”
基于VCSEL的加热系统以直接、可控和均匀的方式对电池浆料施加红外辐射。与标准烤箱相比，该系统需要更少的能源，并且可以显著减少整个生产系统的占用空间与足迹。利用易于维护、高度可靠的TruHeat VCSEL系统，电池箔干燥过程也比传统生产快了三倍。
VCSELs密封软包电池，提速三倍
除了电池箔干燥之外，软包电池的密封也是VCSEL系统的一大关键应用。在使用通快VCSEL加热系统的基础上，这个过程要快三倍——直接热处理后的实际密封时间甚至短于1秒。由于焊接的热量只应用于软包电池铝箔内部，靠近焊缝，生产速度也得以提高。
此外，由于TruHeat VCSEL系统配备了单独的排放区，形成了有针对性的加热剖面，因此几乎没有任何热量损失或能源浪费。而又由于功率可以调整到软包电池的专用区域，单个发射区能够产生优异的密封质量。
最后，通快将加热与压制过程进行了分离式设计，这意味着在压力机打开之前，接缝可以冷却下来。这反过来又防止了在接缝凝固过程中出现不受控制的分层现象，避免了在传统常规工艺中经常遭遇的这种尴尬场景。
TruHeat VCSEL高度精确的密封过程，能够很好地避免褶皱和鼓包的产生，从而大幅延长了软包电池的整体使用寿命。根据不同的电池模组，VCSEL加热系统的处理区域还可以实现灵活调整。
多个电池加工与制造应用优势
凭借VCSEL这样的激光应用，通快正致力于为电动汽车生产、制造更具成本效益的电池。通过采用通快的专有激光模组，电池制造商将能够显著降低未来电池电极生产的能源成本、空间占用，将帮助制造商进一步实现工业化规模的生产。
与竞争对手相比，电池制造商可以使用数百万个这样的小型半导体激光器（VCSEL）组合成高功率模块，以更高的可重复性和速度密封软包电池。它们还可以非常精确地设置这些半导体激光器的参数。与热过程不同的是，当用这些半导体激光器来进行密封操作时，软包电池克服了发热的故障风险。因而，电池制造商也降低了废品率，进一步节省了昂贵的原材料。
这些半导体激光器在电池制造中的另一个应用是电池电极的干燥。通快全球电池项目负责人Johannes Buhrle表示：“我们的VCSELs在干燥过程中设定了全新的标准。与传统的干燥技术相比，制造商节省了高达30％的能源成本，设备占地面积也大大减小。”
通快的多焦点光学器件首次实现了工业规模的密封铝电子外壳焊接，采用这些器件的制造商终于可以用廉价和轻质的铝材，来生产电力电子设备的外壳，而不是以往昂贵的不锈钢。
除了电力电子外壳，电池组的冷却管理是激光铝焊接的另一个热点应用领域。热交换器的焊缝必须提供100％紧密的密封，以保护电池和敏感的电子元件不受潮。在这种应用中，配备多焦点光学技术的通快激光器实现了激光焊接过程的可靠性，实现了提速和节能等多重优势。
